光纖通信的優(yōu)點
        ● 通信容量大
        ● 中繼距離長
        ● 不受電磁干擾
        ● 資源豐富
        ● 光纖重量輕、體積小

光通信發(fā)展簡史
        ● 2000多年前，烽火臺——燈光、旗語
        ● 1880年，光電話——無線光通信
        ● 1970年，光纖通信
        ● 1966年“光纖之父”高錕博士首次提出光纖通信的想法。
        ● 1970年貝爾研究所林嚴雄在室溫下可連續(xù)工作的半導體激光器。
        ● 1970年康寧公司的卡普隆(Kapron)之作出損耗為20dB/km光纖。
        ● 1977年芝加哥第一條45Mb/s的商用線路。


電磁波譜

通信波段劃分及相應傳輸媒介

光的折射/反射和全反射
       因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時，在兩種物質(zhì)的交界面處會產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。
       反射率分布：表征光學材料的一個重要參數(shù)是折射率，用N表示，真空中的光速C與材料中光速V之比就是材料的折射率。
       N＝C/V
       光纖通信用的石英玻璃的折射率約為1.5

光通信的發(fā)展過程

光的基本知識

光纖結(jié)構(gòu)
       光纖裸纖一般分為三層：
       第一層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為9-10μm,(單模）50或62.5（多模）。
       第二層：中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125μm）。
       第三層：最外是加強用的樹脂涂層。

       1)纖芯core：折射率較高，用來傳送光；
       2)包層coating：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；
       3)保護套jacket：強度大，能承受較大沖擊，保護光纖。
         3mm光纜 橘色 MM 多模；黃色 SM 單模

光纖的尺寸
       外徑一般為125um(一根頭發(fā)平均100um)
       內(nèi)徑：單模9um多模50/62.5um

數(shù)值孔徑
       入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對于光纖的對接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同

光纖的種類
       按光在光纖中的傳輸模式可分為：
       多模（Multi-Mode）(簡稱：MM）
       單模（Single-Mode）(簡稱：SM）
       多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。
       單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。實際上是階躍型光纖的種，只是纖芯徑很小，理論上只允許單一傳播途徑的直進光入射至光纖內(nèi)，并在纖芯內(nèi)作直線傳播。光纖脈沖幾乎沒有展寬。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。

光纖的分類
按材料分類：
       玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長，成本高；
       膠套硅光纖：纖芯是玻璃，包層為塑料，特性同玻璃光纖差不多，成本較低；
       塑料光纖：纖芯與包層都是塑料，損耗大，傳輸距離很短，價格很低。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。

按最佳傳輸頻率窗口：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。
       常規(guī)型：光纖生產(chǎn)長家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。
       色散位移型：光纖生產(chǎn)長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1300nm和1550nm。
       突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。
       漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。

常用光纖規(guī)格
光纖尺寸：
       1)單模纖芯直徑：9/125μm，10/125μm
       2)包層外徑（2D）＝125μm
       3)一次涂敷外徑＝250μm
       4)尾纖：300μm
       5)多模：
         50/125μm，歐洲標準
         62.5/125μm，美國標準
       6)工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡：100/140μm，200/230μm
       7)塑料：98/1000μm，用于汽車控制

光纖衰減
       造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對接等。
       本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
       彎曲：光纖彎曲時部分光纖內(nèi)的光會因散射而損失掉，造成的損耗。
       擠壓：光纖受到擠壓時產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。
       雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。
       不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。
       對接：光纖對接時產(chǎn)生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小于0.8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。

光纜的種類
       1)按敷設方式分有：自承重架空光纜，管道光纜，鎧裝地埋光纜和海底光纜。
       2)按光纜結(jié)構(gòu)分有：束管式光纜，層絞式光纜，緊抱式光纜，帶式光纜，非金屬光纜和可分支光纜。
       3)按用途分有：長途通訊用光纜、短途室外光纜、混合光纜和建筑物內(nèi)用光纜。

光纜的接續(xù)與成端
       光纜的接續(xù)與成端是光纜線路維護人員必須掌握的基本技能。

光纜的接續(xù)技術(shù)分類：
       1)光纖的接續(xù)技術(shù)和光纜的接續(xù)技術(shù)兩部分。
       2)光纜的成端類似光纜的接續(xù)，只不過由于接頭材料不同而操作該當也有所不同。

光纖接續(xù)的種類
       光纜接續(xù)一般可分為兩大類：
       1)光纖的固定接續(xù)（俗稱死接頭）。一般采用光纖熔接機；用于光纜直接頭。
       2)光纖的活動接頭（俗稱活接頭）。用能夠拆卸的連接器連接（俗稱活接頭）。用于光纖跳線、設備連接等地方
       由于光纖端面的不完整性和光纖端面壓力的不均勻性，一次放電熔接光纖的接頭損耗還比較大，現(xiàn)在采用二次放電熔接法。先對光纖端面預熱放電，給端面整形，去除灰塵和雜物，同時通過預熱使光纖端面壓力均勻。

光纖連接損耗的監(jiān)測方法
       光纖連接損耗的監(jiān)測方法有三種：
       1、在熔接機上進行監(jiān)測。
       2、光源、光功率計監(jiān)測。
       3、OTDR測量法。

光纖接續(xù)的操作方法
       光纖接續(xù)操作一般分為：
       1、光纖端面的處理。
       2、光纖的接續(xù)安裝。
       3、光纖的熔接。
       4、光纖接頭的保護。
       5、余纖的盤留五個步驟。

通常整個光纜的接續(xù)按以下步驟進行：
       第一步：大量好長度，開剝光纜，除去光纜護套；
       第二步：清洗、去除光纜內(nèi)的石油填充膏。
       第三步：捆扎好光纖。
       第四步：檢查光纖心數(shù)，進行光纖對號，核對光纖色標是否有誤；
       第五步：加強心接續(xù)；
       第六步：各種輔助線對，包括公務線對、控制線對、屏蔽地線等接續(xù)（如果有上述線對。
       第七步：光纖的接續(xù)。
       第八步：光纖接頭保護處理；
       第九步：光纖余纖的盤庫留處理；
       第十步：完成光纜護套的接續(xù)；
       第十一步：光纜接頭的保護。

光纖的損耗
       1310nm:0.35~0.5dB/Km
       1550nm:0.2~0.3dB/Km
       850nm:2.3~3.4dB/Km
       光纖熔接點損耗：0.08dB/點
       光纖熔接點1點/2km

常見光纖名詞
       1)衰減
       衰減：光在光纖中傳輸時的能量損耗：單模光纖1310nm0.4~0.6dB/km，1550nm0.2~0.3dB/km；塑料多模光纖300dB/km

       2)色散
       色散(Dispersion)：光脈沖沿著光纖行進一段距離后造成的頻寬變粗。它是限制傳輸速率的主要因素。
       模間色散：只發(fā)生在多模光纖，因為不同模式的光沿著不同的路徑傳輸。
       材料色散：不同波長的光行進速度不同。
       波導色散：發(fā)生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時，會以稍有不同的速度行進。在單模光纖中，通過改變光纖內(nèi)部結(jié)構(gòu)來改變光纖的色散非常重要。
       G.652零色散點在1300nm左右
       G.653零色散點在1550nm左右
       G.654負色散光纖
       G.655色散位移光纖
       全波光纖

       3)散射
       由于光線的基本結(jié)構(gòu)不完美，引起的光能量損失，此時光的傳輸不再具有很好的方向性。

光纖系統(tǒng)基礎知識
       基本光纖系統(tǒng)的構(gòu)架及其功能介紹：
       1.發(fā)送單元：把電信號轉(zhuǎn)換成光信號；
       2.傳輸單元：載送光信號的介質(zhì)；
       3.接收單元：接收光信號并轉(zhuǎn)換成電信號；
       4.連接器件：連接光纖到光源、光檢測以及其它光纖。

常用連接器類型

連接頭端面類型

耦合器（coupler）
       主要功能再分配光信號，重要應用在光纖網(wǎng)絡，尤其是應用在局域網(wǎng)，在波分復用器件上應用
       基本結(jié)構(gòu)：耦合器是雙向無源器件，基本形式有樹型、星型
       ——與耦合器對應的有分路器（splitter）
       以圖形表示

波分復用器
       WDM—WavelengthDivisionMultiplexer在一條光纖中傳輸多個光信號，這些光信號頻率不同，顏色不同。波分復用器就是要把多個光信號耦合進同一根光纖中；解波分復用器就是從一根光纖中把多個光信號區(qū)分出來。
       波分復用器（圖例）

發(fā)送單元

接收單元

放大器

光纖數(shù)字通信

數(shù)字系統(tǒng)中脈沖的定義：
       1.振幅：脈沖的高度在光纖系統(tǒng)中表示光功率能量。
       2.上升時間：脈沖從最大振幅的10%上升到90%所需要的時間。
       3.下降時間：脈沖從振幅的90%下降到10%所需要的時間。
       4.脈沖寬度：脈沖在50%振幅位置的寬度，用時間表示。
       5.周期：脈沖特定的時間，就是完成一個循環(huán)所需要的工作時間。
       6.消光比：1信號光功率于0信號光功率的比值。

光纖通信中常用單位的定義：
       1.dB=10log10(Pout/Pin)
         Pout:輸出功率;Pin:輸入功率
       2.dBm=10log10(P/1mw)
         是通信工程中廣泛使用的單位；
         通常表示以1毫瓦為參考的光功率；
         example:–10dBm表示光功率等于100uw。
       3.dBu=10log10(P/1uw)

        文章來源：弱電工程師的圈子